城市快速路與高速公路互通立交方案選型與設(shè)計
——以膠州西互通立交為例

沙貞豹

(青島市交通規(guī)劃設(shè)計院有限公司 青島市 266000)

0 引言

近年來,我國城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程加快,城市對外交通格局發(fā)生較大變化。高速公路往往被規(guī)劃為城鎮(zhèn)開發(fā)邊界,甚至以高速公路為中心向兩側(cè)發(fā)展。城市快速路與高速公路進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換,設(shè)置互通式立體交叉是最為快捷、安全、舒適的方式。互通式立體交叉通過主線、匝道在空間上的合理布局,實(shí)現(xiàn)交通流快速通行轉(zhuǎn)換,極大提高道路運(yùn)行效率、社會效益及經(jīng)濟(jì)效益,提升道路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)整體效能。因此,在城市快速路與高速公路間設(shè)置互通式立體交叉來促進(jìn)城市交通發(fā)展的工程實(shí)例逐漸增多,而該類型的互通式立交往往也受到既有高速公路平縱面指標(biāo)、運(yùn)營安全、城市規(guī)劃、占地受限、收費(fèi)模式等因素的制約。文章以沈海高速公路(青島段)膠州西互通立交為研究案例,分析論證該類型互通的選型方案并確定最適合的互通形式。

1 項(xiàng)目概況

沈海高速(南村至青島日照界段)改擴(kuò)建工程作為青島市“十四五”重點(diǎn)項(xiàng)目,起點(diǎn)位于平度南村樞紐互通,終點(diǎn)位于沈海高速青島日照界,全長131.44km,現(xiàn)狀雙向四車道,設(shè)計速度120km/h,日交通量超10萬輛,計劃按照雙向八車道高速公路改擴(kuò)建,詳見圖1。被交路中北通道作為青島市重點(diǎn)工程,東起即墨濱海公路,西至膠州馬鐵路,遠(yuǎn)期繼續(xù)向西聯(lián)通濰坊高密。其中,膠州段膠東互通至馬鐵路段長13.6km,規(guī)劃斷面為高架+地面輔路形式,主路高架采用城市快速路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計速度100km/h,雙向六車道,地面輔路采用雙向六車道城市道路斷面,詳見圖2。

圖1 沈海高速路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

圖2 中北通道路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

現(xiàn)狀沈海高速服務(wù)型互通膠州互通與馬店樞紐互通間距約21.5km,與服務(wù)型互通南村互通間距約38.5km,詳見圖3。膠州互通與馬店樞紐互通間距過大,地方出行便利性差,且隨著膠東國際機(jī)場轉(zhuǎn)場及中北通道段開工建設(shè),大量車輛進(jìn)出沈海高速時需繞行膠州互通,加大路網(wǎng)負(fù)擔(dān)及出行成本,不利于區(qū)域發(fā)展。因此,設(shè)置中北通道與沈海高速互通立交具有重要意義。

圖3 膠州西互通區(qū)位圖

2 交通量分析

根據(jù)交通量預(yù)測,該互通建成后,至2050年高架轉(zhuǎn)換交通量達(dá)39572pcu/d,地面輔路轉(zhuǎn)向交通量達(dá)9766pcu/d,高架轉(zhuǎn)向交通量為地面輔路轉(zhuǎn)向交通量的4.1倍,東向與南向間為主要交通轉(zhuǎn)換方向,轉(zhuǎn)向交通量示意圖見圖4。

圖4 2050年預(yù)測轉(zhuǎn)向交通量(單位: pcu/d)

3 互通立交建設(shè)條件

該項(xiàng)目區(qū)域地勢整體較為平坦,影響方案布設(shè)的主要因素是沈海高速東側(cè)庸村、沈海高速西側(cè)小新河及交叉點(diǎn)南側(cè)鐵路制約。該項(xiàng)目區(qū)域范圍內(nèi)沈海高速西側(cè)分布有基本農(nóng)田,主線標(biāo)準(zhǔn)段占地線已上報國土空間規(guī)劃,并調(diào)整完成。交叉點(diǎn)處現(xiàn)狀沈海高速為路基,填土高度約4.5m,向南縱斷抬高跨越鐵路,跨越鐵路路段縱坡約2.23%,設(shè)置互通縱坡超限。

4 立交方案選型思路

4.1 初步選型

互通式立體交叉形式應(yīng)滿足功能、安全和環(huán)保要求,并應(yīng)與路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交叉類型、現(xiàn)場條件及周邊環(huán)境相適應(yīng)[1]。根據(jù)工程實(shí)踐,高速公路與不收費(fèi)被交道路形成四岔交叉且設(shè)置收費(fèi)站時,收費(fèi)站宜集中設(shè)置,一般采用雙喇叭互通或喇叭型+T型互通。當(dāng)因交通量集中導(dǎo)致通行能力或收費(fèi)服務(wù)能力不足時,可結(jié)合現(xiàn)場條件、管理費(fèi)用等,采用收費(fèi)站分散設(shè)置的互通立交。根據(jù)交通量預(yù)測及被交路交通功能分析,該項(xiàng)目有必要與收費(fèi)站分散設(shè)置的樞紐互通立交形式進(jìn)行比選,如對角象限雙環(huán)式互通立交形式等。

4.2 與城市系統(tǒng)合理銜接

因該項(xiàng)目被交路為“高架+地面”的城市快速道路系統(tǒng),在實(shí)現(xiàn)高架與高速公路快速交通轉(zhuǎn)換功能的前提下,互通立交形式既應(yīng)考慮高速公路平縱面指標(biāo)、運(yùn)營安全、收費(fèi)模式等因素,也應(yīng)考慮被交路地面路如何與高架、高速實(shí)現(xiàn)快速有效銜接,充分發(fā)揮互通立交功能,并合理為地面路及慢性系統(tǒng)預(yù)留穿行條件。同時,還應(yīng)關(guān)注互通立交對城市空間發(fā)展、占地等因素,綜合比選后確定最佳互通形式。

5 立交方案擬定及比選

5.1 方案一

方案一采用“喇叭+T型”互通形式,匝道之間實(shí)現(xiàn)交通流的全互通轉(zhuǎn)換。采用集中收費(fèi)形式,設(shè)置匝道收費(fèi)站1處,規(guī)模為6進(jìn)6出,方案圖見圖5。

圖5 方案一互通立交平面圖

根據(jù)交通量預(yù)測結(jié)果,最適宜將互通布設(shè)在東南象限,但沈海高速老路在交叉點(diǎn)以南400m縱坡2.307%,不滿足設(shè)置互通條件,且東側(cè)村莊、廠房分布密集,在主線東側(cè)布設(shè)互通需拆遷大量民房、廠房,由于目前村莊并無整體改造搬遷計劃,在東側(cè)布設(shè)互通實(shí)施難度極大。因此,在西北象限布設(shè)互通被交路互通布設(shè)在小新河以西。

考慮到沈海高速與中北通道交叉處沈海高速填高約4.5m,被交路采用主路或地面輔路下穿沈海高速,需下挖3.5m,而周圍地勢平坦,排水困難,因此將沈海高速抬高3.5m后路基改橋上跨中北通道地面路。中北通道維持“高架+地面”斷面形式,高架與沈海高速設(shè)置A型單喇叭,被交路側(cè)設(shè)置的T型互通將被交路高程放置于最高層,匝道放置于中間層,地面輔路放置于最底層。同時,為實(shí)現(xiàn)沈海高速與中北通道地面輔路系統(tǒng)的快速聯(lián)系,在交叉點(diǎn)以東1.1km的柳州路設(shè)置半菱形互通,沈海高速車輛通過收費(fèi)站后不但可以直接通過高架向東直達(dá)膠東機(jī)場及市區(qū),也可通過柳州路半菱形互通快速進(jìn)入膠州城區(qū),實(shí)現(xiàn)高速與城市之間的合理銜接。因受半菱形互通與膠州西互通間距影響,膠州西互通與柳州路半菱形互通設(shè)置貫通輔助車道。

5.2 方案二

方案二采用對角象限雙環(huán)式變形苜蓿葉形互通形式,高速公路與中北通道通過匝道實(shí)現(xiàn)交通流全互通轉(zhuǎn)換。該互通采用分散收費(fèi)形式,因南向東、南向西方向受主線縱斷超限影響,需采用主線側(cè)兩側(cè)分流的方式,其余出口均采用一次分流的方式,因此共設(shè)置匝道收費(fèi)站5處,進(jìn)出口規(guī)模均為3進(jìn)3出,方案圖見圖6。

圖6 方案二互通立交平面圖

根據(jù)交通量預(yù)測結(jié)果,東向和南向交通量為主交通流,因此東向南匝道采用外轉(zhuǎn)彎半定向直連匝道;南向東、南向西、北向東因交通量小,采用環(huán)形匝道即可滿足交通需求及服務(wù)需求;西向北雖然交通量較小,但設(shè)置環(huán)形匝道不僅需與北向東環(huán)形匝道設(shè)置集散車道進(jìn)行連接,與南向東出口匝道交叉高程無法滿足要求,且設(shè)置環(huán)形匝道無法實(shí)現(xiàn)收費(fèi)閉合。同時,從互通的美觀性、對稱性、行車舒適性等方面考慮,推薦采用外轉(zhuǎn)彎直連式匝道,其他方向均采用直連式匝道,將互通總體布設(shè)為對角象限雙環(huán)式變形苜蓿葉形互通形式。同方案一,中北通道維持“高架+地面”斷面形式,為了解決中北通道地面路排水問題,將沈海高速抬高3.5m進(jìn)行路基改橋上跨地面輔路,中北通道高架上跨沈海高速。但該互通出入口距離東側(cè)柳州路較近,約500m,無法通過設(shè)置柳州路半菱形互通實(shí)現(xiàn)中北通道地面路系統(tǒng)與高速的快速聯(lián)系,高速公路與地面路交通需在西側(cè)約3km的馬鐵路交叉口或柳州路以東5km的膠平路互通繞行。

5.3 方案比選

方案一采用“A喇叭+T型”互通立交,匝道布設(shè)與交通流分布特點(diǎn)相吻合,互通形式簡單,布設(shè)相對較緊湊,對東側(cè)膠州市城區(qū)規(guī)劃空間影響范圍小,拆遷較小,實(shí)施難度低。設(shè)置1處匝道收費(fèi)站進(jìn)行集中收費(fèi)、管理,運(yùn)營較為安全,遠(yuǎn)期不易形成堵點(diǎn)。沈海高速與被交路地面輔路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)銜接,充分發(fā)揮該互通的交通功能,實(shí)現(xiàn)效益最大化。

方案二采用對角象限雙環(huán)式變形苜蓿葉形互通形式,形式上為樞紐互通立交,與交通流分布特點(diǎn)匹配較好,占地相對集中,布設(shè)緊湊,但對東側(cè)膠州市城區(qū)規(guī)劃空間影響范圍稍大,拆遷較方案一增加5座廠房,社會影響較大。該互通將收費(fèi)站分散布設(shè)于匝道出入口附近,隨著城市發(fā)展,交通量增長,易形成交通堵點(diǎn),同時分散收費(fèi)也增大管理壓力。沈海高速老路路基填土高度約4.5m,該互通總體雖僅有兩層,但大部分匝道以橋?yàn)橹?規(guī)模較大,投資較高。該互通無法實(shí)現(xiàn)與互通周邊地面系統(tǒng)的快速聯(lián)系,繞行距離較長,無法充分發(fā)揮該互通對周邊城市交通的聯(lián)通作用。

綜合兩方案特點(diǎn),從工程規(guī)模、交通功能、運(yùn)行安全、管理養(yǎng)護(hù)、對城市規(guī)劃的影響等方面進(jìn)行比較,推薦采用方案一,詳見表1。

表1 方案比選表

6 結(jié)語

膠州西互通立交是典型的城區(qū)快速路與城區(qū)高速公路互通立交形式,合理的設(shè)計方案可以保證互通立交取得理想轉(zhuǎn)換效果。通常來說,樞紐互通立交比喇叭型互通立交更利于發(fā)揮兩條道路的交通功能,但當(dāng)實(shí)際條件較復(fù)雜時,樞紐互通立交方案卻存在一定的劣勢和問題。經(jīng)過比選,建議采用常用的四岔喇叭形互通立交形式,該方案實(shí)用性較強(qiáng),可作為類似互通立交設(shè)計案例參考。